JP7279865B2 - Method for producing lignin-modified novolac-type phenolic resin - Google Patents

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Description

本発明は、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂およびその製造方法、当該リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を含む成形材料および樹脂組成物、および当該樹脂組成物の硬化物よりなる砥石に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lignin-modified novolak-type phenol resin, a method for producing the same, a molding material and resin composition containing the lignin-modified novolac-type phenol resin, and a grindstone comprising a cured product of the resin composition.

これまでリグニン変性フェノール樹脂の製造方法において様々な開発がなされてきた。リグニンはアルカリには易溶であるため塩基触媒下にて得られる液状レゾールが主に検討されており、酸触媒下で得られるノボラックではリグニンの熱溶融性の低さから導入が限られてきた。そこで種々のプロセスや操作により低分子化されたリグニンや変性されたリグニンを活用する検討がなされている。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、重量平均分子量が5000以下のリグニンと、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下で反応させて、重量平均分子量が5000以下であるリグニンフェノール樹脂を製造する技術が記載されている。特許文献1では、上記リグニンフェノール樹脂を摩擦材用の成形材料として使用している。 Various developments have been made so far in methods for producing lignin-modified phenolic resins. Since lignin is readily soluble in alkalis, liquid resoles obtained in the presence of base catalysis have been mainly investigated, while introduction of novolacs obtained in the presence of acid catalysis has been limited due to the low heat-meltability of lignin. . Therefore, studies have been made to utilize lignin that has been reduced in molecular weight or modified lignin by various processes and operations. As this type of technology, for example, the technology described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses a technique for producing a lignin phenol resin having a weight average molecular weight of 5000 or less by reacting lignin having a weight average molecular weight of 5000 or less, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst. is described. In Patent Document 1, the lignin phenolic resin is used as a molding material for friction materials.

特開2013-199561号公報JP 2013-199561 A

しかしながら、本発明者が検討したところ、上記特許文献1に記載のリグニンフェノールは、機械的強度と耐熱強度の点で改善の余地があることが見出された。 However, as a result of investigation by the present inventor, it was found that the lignin phenol described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of mechanical strength and heat resistance strength.

本発明者は上記課題を鑑みてなされたものであり、リグニン構造を活用して高度に複合させることで高分子量であるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂にて良好な加工性が発現することを見出し、さらにその重量平均分子量が5500以上のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を用いることにより、優れた機械的特性および耐熱強度を備える成形材料が得られることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors of the present invention have been made in view of the above problems, and found that good processability is expressed in lignin-modified novolac-type phenolic resin having a high molecular weight by highly compounding by utilizing the lignin structure. Further, the present inventors have found that a molding material having excellent mechanical properties and heat resistance can be obtained by using a lignin-modified novolac phenolic resin having a weight average molecular weight of 5500 or more, and completed the present invention.

また本発明によれば、上記樹脂組成物の硬化物からなる砥石が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a grindstone comprising a cured product of the above resin composition.

発明によれば、
リグニン類とフェノール類とを混合し、前記リグニン類を前記フェノール類に分散させて、第一の混合物を得る工程であって、前記リグニン類の重量平均分子量は、2,000以上100,000以下であり、前記リグニン類の軟化点は、110℃以上である、工程と、
前記第一の混合物を得る前記工程と同時、または前記第一の混合物を得る前記工程の後に、前記第一の混合物に、酸触媒を混合して、第二の混合物を得る工程と、
前記第二の混合物にアルデヒド類を混合して、第三の混合物を得る工程と、
前記第三の混合物中で、前記リグニン類と、前記フェノール類と、前記アルデヒド類とを、前記酸触媒の存在下で反応させることにより、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を得る工程と、を含み、
前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量は、5500以上であり、
前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂のリグニン変性率は、25%以上51%未満である、
リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法が提供される。

According to the invention ,
A step of mixing lignins and phenols and dispersing the lignins in the phenols to obtain a first mixture, wherein the weight average molecular weight of the lignins is 2,000 or more and 100,000 or less. and the softening point of the lignins is 110 ° C. or higher;
Simultaneously with the step of obtaining the first mixture or after the step of obtaining the first mixture, mixing the first mixture with an acid catalyst to obtain a second mixture;
A step of mixing the second mixture with an aldehyde to obtain a third mixture;
In the third mixture, the lignins, the phenols, and the aldehydes are reacted in the presence of the acid catalyst to obtain a lignin-modified novolac-type phenolic resin,
The weight average molecular weight of the lignin-modified novolac-type phenolic resin is 5500 or more,
The lignin modification rate of the lignin-modified novolak-type phenol resin is 25% or more and less than 51%.
A method for producing a lignin-modified novolak-type phenolic resin is provided.

本発明によれば、その硬化物が優れた機械的特性および耐熱強度を備えるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂、およびその製造方法が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a lignin-modified novolac-type phenol resin whose cured product has excellent mechanical properties and heat resistance, and a method for producing the same are provided.

以下、本発明の実施の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.

(リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、その重量平均分子量が5500以上である。本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、高い重量平均分子量を有することにより、その硬化物が、従来のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂に比べて向上した機械的強度を有する。
(lignin-modified novolac-type phenolic resin)
The lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment has a weight average molecular weight of 5500 or more. The lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment has a high weight average molecular weight, so that the cured product has improved mechanical strength compared to conventional lignin-modified novolak-type phenolic resins.

一実施形態において、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、そのリグニン変性率が25%以上60%以下である。本発明のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、上記範囲のリグニン変性率を有することにより、優れた樹脂強度を有するとともに、硬化性および成形性において優れる。 In one embodiment, the lignin-modified novolak-type phenol resin has a lignin-modified rate of 25% or more and 60% or less. The lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present invention has a lignin-modified rate within the above range, so that it has excellent resin strength and is excellent in curability and moldability.

(リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法)
本実施形態の5500以上の重量平均分子量を有するリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下、フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上、好ましくは0.5以上1.2以下である条件で反応させることにより、作製することができる。モル比(F/P)の上限値は1.1以下が好ましく、1.0以下がより好ましい。モル比(F/P)の下限値は0.55以上が好ましく、0.6以上がより好ましい。フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)が上記範囲である条件下で、反応を行うことにより、加工性と強度を両立した上述の所望の重量平均分子量およびリグニン変性率を有するリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂が生成し得る。
(Method for producing lignin-modified novolak-type phenolic resin)
The lignin-modified novolak-type phenolic resin having a weight average molecular weight of 5500 or more according to the present embodiment is prepared by combining lignins, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst, and the molar ratio of aldehydes to phenols (F/ It can be prepared by reacting under the condition that P) is 0.5 or more, preferably 0.5 or more and 1.2 or less. The upper limit of the molar ratio (F/P) is preferably 1.1 or less, more preferably 1.0 or less. The lower limit of the molar ratio (F/P) is preferably 0.55 or more, more preferably 0.6 or more. Lignin modification having the above-mentioned desired weight average molecular weight and lignin modification rate that achieves both workability and strength by conducting a reaction under conditions where the molar ratio (F/P) of aldehydes to phenols is within the above range. Novolak-type phenolic resins can be produced.

以下、本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いる材料および製造条件について詳述する。 Materials and manufacturing conditions used for manufacturing the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment are described in detail below.

(フェノール類)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるフェノール類としては、フェノール、フェノール誘導体及びこれらの組み合わせが挙げられる。フェノール誘導体としては、ベンゼン環に任意の置換基が導入されたフェノールを使用できる。置換基としては、ヒドロキシ基;メチル基、エチル基等の低級アルキル基;フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子;アミノ基;ニトロ基;カルボキシ基等が挙げられる。用いることができるフェノール類の具体例としては、フェノール、カテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-フルオロフェノール、m-フルオロフェノール、p-フルオロフェノール、o-クロロフェノール、m-クロロフェノール、p-クロロフェノール、o-ブロモフェノール、m-ブロモフェノール、p-ブロモフェノール、o-ヨードフェノール、m-ヨードフェノール、p-ヨードフェノール、o-アミノフェノール、m-アミノフェノール、p-アミノフェノール、o-ニトロフェノール、m-ニトロフェノール、p-ニトロフェノール、2,4-ジニトロフェノール、2,4,6-トリニトロフェノール、サリチル酸、p-ヒドロキシ安息香酸及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。フェノール類は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Phenols)
Phenols, phenol derivatives and combinations thereof may be mentioned as the phenols used in the production of the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment. As the phenol derivative, phenol having an optional substituent introduced into the benzene ring can be used. Substituents include hydroxy group; lower alkyl group such as methyl group and ethyl group; halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; amino group; nitro group; Specific examples of phenols that can be used include phenol, catechol, resorcinol, hydroquinone, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-fluorophenol, m-fluorophenol, p-fluorophenol, o-chloro Phenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol, o-bromophenol, m-bromophenol, p-bromophenol, o-iodophenol, m-iodophenol, p-iodophenol, o-aminophenol, m-amino Phenol, p-aminophenol, o-nitrophenol, m-nitrophenol, p-nitrophenol, 2,4-dinitrophenol, 2,4,6-trinitrophenol, salicylic acid, p-hydroxybenzoic acid and combinations thereof etc. Phenols may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

フェノール類としてはまた、炭素数が2~18のアルキルフェノール類を用いることができる。アルキルフェノール類は、アルキル鎖に分岐鎖を有していても良いし、不飽和結合を有していても良い。またベンゼン環上のアルキル鎖の置換位はオルト、メタ、パラ置換のいずれであってもよい。アルキルフェノール類の例としては、例えば、エチルフェノール、プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、セカンダリーブチルフェノール、ターシャリーブチルフェノール、アミルフェノール、ターシャリーアミノフェノール、ヘキシルフェノール、へプチルフェノール、オクチルフェノール、ターシャリーオクチルフェノール、ノニルフェノール、ターシャリーノニルフェノール、デシルフェノール、ウンデシルフェノール、ドデシルフェノール、トリデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ペンタデシルフェノール、カルダノール、カードル、ウルシオール、ヘキサデシルフェノール、メチルカードル、ヘプタデシルフェノール、ラッコール、チオール、オクタデシルフェノールが挙げられる。またアルキルフェノール類として、カシューナット殻液(カシューオイル)、ウルシ抽出物などの植物油を用いることができる。 As phenols, alkylphenols having 2 to 18 carbon atoms can also be used. Alkylphenols may have a branched chain in the alkyl chain or may have an unsaturated bond. Further, the substitution position of the alkyl chain on the benzene ring may be ortho, meta or para substitution. Examples of alkylphenols include ethylphenol, propylphenol, isopropylphenol, butylphenol, secondary butylphenol, tertiary butylphenol, amylphenol, tertiary aminophenol, hexylphenol, heptylphenol, octylphenol, tertiaryoctylphenol, nonylphenol, Tertiary nonylphenol, decylphenol, undecylphenol, dodecylphenol, tridecylphenol, tetradecylphenol, pentadecylphenol, cardanol, curdle, urushiol, hexadecylphenol, methyl curdle, heptadecylphenol, laccol, thiol, octadecyl Phenol is mentioned. As alkylphenols, vegetable oils such as cashew nut shell liquid (cashew oil) and sumac extract can be used.

これらの中でも、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、アルキルフェノールおよびビスフェノールからなる群より選ばれる1種以上を用いることが好ましく、製造コストの観点より、フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ビスフェノールAを用いることが好ましい。 Among these, as phenols, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of phenol, cresol, xylenol, alkylphenol and bisphenol, and from the viewpoint of production cost, phenol, cresol, butylphenol and bisphenol A are preferably used. is preferred.

(リグニン類)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるリグニン類は、リグニンおよびリグニン誘導体から選択される少なくとも1つを含む。
リグニンは、セルロース及びヘミセルロースとともに、植物体の構造を形成する主要成分であり、また、自然界に最も豊富に存在する芳香属化合物の1つである。リグニンは植物中では一部が結合してリグノセルロースとして存在しているため、リグニンとは植物から分解等を経て得られるものを指すことが多く、例としては、クラフトリグニン、リグニンスルホン酸、ソーダリグニン、ソーダ-アントラキノンリグニン等のパルプリグニン;オルガノソルブリグニン;高温高圧水処理リグニンまたは爆砕リグニンに、濃硫酸にて抽出等時にフェノールが付加するリグノフェノール;フェノール化リグニン等が挙げられる。リグニンの由来は特に限定されず、リグニンを含み木質部が形成される木材や草本類等が挙げられ、スギ、マツ、ヒノキ、及び、トウヒ等の針葉樹、ブナ、白樺、ナラ、ケヤキ、及び、ユーカリ等の広葉樹、イネ、ムギ、トウモロコシ及びタケ等のイネ科植物(草本類)が挙げられる。
(Lignins)
The lignins used in the production of the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment contain at least one selected from lignin and lignin derivatives.
Lignin, along with cellulose and hemicellulose, is a major structural component of plants and is one of the most abundant aromatic compounds in nature. Since lignin exists in plants as lignocellulose, part of which is bound together, lignin often refers to substances obtained from plants through decomposition, etc. Examples include kraft lignin, lignin sulfonic acid, soda pulp lignin such as lignin and soda-anthraquinone lignin; organosolv lignin; lignophenol obtained by adding phenol to high-temperature and high-pressure water-treated lignin or explosive lignin during extraction with concentrated sulfuric acid; phenolized lignin; The origin of lignin is not particularly limited, and includes wood and herbaceous plants that contain lignin and form woody parts, such as cedar, pine, cypress, and spruce. and broadleaf trees such as, rice, wheat, corn, and bamboo (herbs).

本実施形態において、「リグニン誘導体」とは、リグニンを構成する単位構造、又はリグニンを構成する単位構造に類似する構造を有する化合物をいう。リグニン誘導体は、フェノール誘導体を単位構造とする。この単位構造は化学的及び生物学的に安定な炭素-炭素結合や炭素-酸素-炭素結合を有するため、化学的な劣化や生物的分解を受け難い。 In the present embodiment, the term "lignin derivative" refers to a unit structure that constitutes lignin, or a compound that has a structure similar to the unit structure that constitutes lignin. A lignin derivative has a phenol derivative as a unit structure. Since this unit structure has carbon-carbon bonds and carbon-oxygen-carbon bonds that are chemically and biologically stable, it is less susceptible to chemical deterioration and biological decomposition.

リグニン誘導体としては、下記式(1)の式(A)で表わされるグアイアシルプロパン(フェルラ酸)、下記式(B)で表わされるシリンギルプロパン(シナピン酸)、及び下記式(C)で表わされる4-ヒドロキシフェニルプロパン(クマル酸)等が挙げられる。リグニン誘導体の組成は、原料となるバイオマスによって異なる。針葉樹類からは主にグアイアシルプロパン構造を含むリグニン誘導体が抽出される。広葉樹類からは主にグアイアシルプロパン構造及びシリンギルプロパン構造を含むリグニン誘導体が抽出される。草本類からは主にグアイアシルプロパン構造、シリンギルプロパン構造及び4-ヒドロキシフェニルプロパン構造を含むリグニン誘導体が抽出される。 The lignin derivatives include guaiacylpropane (ferulic acid) represented by formula (A) of formula (1) below, syringylpropane (sinapic acid) represented by formula (B) below, and formula (C) below. 4-hydroxyphenylpropane (coumaric acid) and the like. The composition of the lignin derivative varies depending on the biomass used as the raw material. Lignin derivatives containing guaiacylpropane structures are mainly extracted from conifers. Lignin derivatives containing guaiacylpropane and syringylpropane structures are mainly extracted from broad-leaved trees. Lignin derivatives containing guaiacylpropane, syringylpropane and 4-hydroxyphenylpropane structures are mainly extracted from herbs.

Figure 0007279865000001
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リグニン誘導体は、バイオマスを分解して得られたものが好ましい。バイオマスは光合成の過程で大気中の二酸化炭素を取り込み固定化したものであることから、バイオマスは大気中の二酸化炭素の増加抑制に寄与しており、バイオマスを工業的に利用することによって、地球温暖化の抑制に寄与することができる。バイオマスとしては、リグノセルロース系バイオマスが挙げられる。リグノセルロース系バイオマスとしては、リグニンを含有する植物の葉、樹皮、枝及び木材、並びにこれらの加工品等が挙げられる。リグニンを含有する植物としては、上述の広葉樹、針葉樹、及び草本類等が挙げられる。 The lignin derivative is preferably obtained by decomposing biomass. Biomass is the result of capturing and fixing carbon dioxide in the atmosphere during the process of photosynthesis. Therefore, biomass contributes to suppressing the increase of carbon dioxide in the atmosphere. can contribute to the suppression of degeneration. Biomass includes lignocellulosic biomass. Lignocellulosic biomass includes leaves, bark, branches and wood of plants containing lignin, processed products thereof, and the like. Plants containing lignin include the above-mentioned broadleaf trees, conifers, and herbaceous plants.

バイオマスの分解方法としては、薬品処理する方法、加水分解処理する方法、水蒸気爆砕法、超臨界水処理法、亜臨界水処理法、機械的に処理する方法、硫酸クレゾール法、パルプ製造法等が挙げられる。環境負荷の観点からは、水蒸気爆砕法、亜臨界水処理法、機械的に処理する方法が好ましい。コストの観点からは、パルプ製造法が好ましい。またコストの観点からは、バイオマス利用の副生成物を用いることが好ましい。リグニン誘導体は、例えばバイオマスを、各種蒸解液や溶媒存在下で150~400℃、1~40MPa、8時間以下で分解処理することにより調製できる。また、リグニン誘導体は、特開2009-084320号公報及び特開2012-201828号公報等に開示された方法で調製できる。 Methods of decomposing biomass include chemical treatment, hydrolysis, steam explosion, supercritical water treatment, subcritical water treatment, mechanical treatment, sulfate cresol method, and pulp manufacturing method. mentioned. From the viewpoint of environmental load, a steam explosion method, a subcritical water treatment method, and a mechanical treatment method are preferable. From a cost point of view, the pulping method is preferred. Moreover, from the viewpoint of cost, it is preferable to use a by-product of biomass utilization. A lignin derivative can be prepared, for example, by decomposing biomass in the presence of various cooking liquids or solvents at 150 to 400° C. and 1 to 40 MPa for 8 hours or less. Further, lignin derivatives can be prepared by the methods disclosed in JP-A-2009-084320 and JP-A-2012-201828.

リグニン誘導体としては、リグニンとセルロースとヘミセルロースとが結合したリグノセルロースを分解したもの等が挙げられる。リグニン誘導体は、リグニン骨格を有する化合物を主成分とするリグニン分解物、セルロース分解物及びヘミセルロース分解物等を含み得る。また、リグニン誘導体は、バイオマス由来またはプロセス由来の無機物も含み得るが、本実施形態の用途に使用する場合、無機物の含有量は、使用するリグニン誘導体全体に対して10質量%以下であることが好ましい。 Examples of lignin derivatives include those obtained by decomposing lignocellulose in which lignin, cellulose and hemicellulose are combined. Lignin derivatives may include lignin decomposition products, cellulose decomposition products, hemicellulose decomposition products, etc., which are mainly composed of compounds having a lignin skeleton. In addition, the lignin derivative may also contain biomass-derived or process-derived inorganic substances, but when used for the application of the present embodiment, the content of inorganic substances is 10% by mass or less with respect to the entire lignin derivative used. preferable.

リグニン誘導体は、芳香環への親電子置換反応によって硬化剤が作用する反応サイトを多く有することが好ましく、反応サイト近傍の立体障害が少ない方が反応性に優れる点から、フェノール性水酸基を含む芳香環のオルト位及びパラ位の少なくとも一方が無置換であることが好ましく、リグニンの芳香族単位としてグアイアシル核や4-ヒドロキシフェニル核の構造を多く含む、針葉樹や草本類由来のリグニンが好ましい。リグニン誘導体としては、特開2009-084320号公報及び特開2012-201828号公報等に開示されたものが使用できる。 The lignin derivative preferably has many reaction sites on which the curing agent acts through electrophilic substitution reaction on the aromatic ring. At least one of the ortho-position and para-position of the ring is preferably unsubstituted, and lignin derived from conifers and herbs containing many guaiacyl nucleus and 4-hydroxyphenyl nucleus structures as aromatic units of lignin is preferable. As the lignin derivative, those disclosed in JP-A-2009-084320 and JP-A-2012-201828 can be used.

また、リグニン誘導体は、上記基本構造の他、リグニン誘導体に官能基を有するもの(リグニン二次誘導体)であってもよい。 In addition, the lignin derivative may be a lignin derivative having a functional group (secondary derivative of lignin) in addition to the basic structure described above.

リグニン二次誘導体が有する官能基としては、特に限定されないが、例えば2個以上の同じ官能基が互いに反応し得るもの、又は他の官能基と反応し得るものが好適である。具体的には、エポキシ基、メチロール基の他、炭素-炭素不飽和結合を有するビニル基、エチニル基、マレイミド基、シアネート基、イソシアネート基等が挙げられる。このうち、メチロール基が導入された(メチロール化された)リグニン誘導体が好ましく用いられる。このようなリグニン二次誘導体は、メチロール基同士の自己縮合反応により自己架橋が生じるとともに、下記架橋剤中のアルコキシメチル基や水酸基に対して架橋する。その結果、特に均質で剛直な骨格を有し、耐溶剤性に優れたリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂が得られる。 Although the functional groups possessed by the lignin secondary derivative are not particularly limited, for example, two or more of the same functional groups capable of reacting with each other or those capable of reacting with other functional groups are suitable. Specific examples thereof include epoxy groups, methylol groups, vinyl groups having carbon-carbon unsaturated bonds, ethynyl groups, maleimide groups, cyanate groups, isocyanate groups, and the like. Among these, lignin derivatives into which methylol groups are introduced (methylolated) are preferably used. Such a lignin secondary derivative undergoes self-crosslinking due to self-condensation reaction between methylol groups, and also crosslinks with alkoxymethyl groups and hydroxyl groups in the following cross-linking agent. As a result, a lignin-modified novolak-type phenolic resin having a homogeneous and rigid skeleton and excellent solvent resistance can be obtained.

さらに、本実施形態で用いるリグニン誘導体は、カルボキシル基を有してもよい。パルププロセスや高温高圧水処理により得られるリグニンは、カルボキシル基を有することがある。カルボキシル基を有するリグニン誘導体から得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、下記に記載する硬化剤に対する架橋点を多く有するため、得られる架橋体の架橋密度を向上させることができ、結果として耐溶剤性に優れた架橋体を得ることができる。 Furthermore, the lignin derivative used in this embodiment may have a carboxyl group. Lignin obtained by the pulp process or high-temperature high-pressure water treatment may have carboxyl groups. A lignin-modified novolak-type phenolic resin obtained from a lignin derivative having a carboxyl group has many cross-linking points for a curing agent described below, so that the cross-linking density of the obtained cross-linked product can be improved, resulting in solvent resistance. It is possible to obtain a crosslinked product excellent in

なお、上述したリグニン誘導体中がカルボキシル基を有する場合は、そのカルボキシル基は、カルボキシル基に帰属する13C-NMR分析に供されたとき、172~174ppmのピークの吸収の有無によって確認することができる。In addition, when the lignin derivative described above has a carboxyl group, the carboxyl group can be confirmed by the presence or absence of absorption of a peak at 172 to 174 ppm when subjected to 13 C-NMR analysis attributed to the carboxyl group. can.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるリグニン類は、その重量平均分子量が、例えば、2,000以上100,000以下である。重量平均分子量の下限値は、好ましくは、2,500以上であり、より好ましくは、3,000以上であり、さらにより好ましくは、4,000以上である。重量平均分子量の上限値は、好ましくは、90,000以下であり、より好ましくは、80,000以下であり、さらにより好ましくは、75,000以下である。上記範囲の重量平均分子量を有するリグニン類を用いることにより、得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、硬化性に優れるとともに、その硬化物が高い機械的強度を有し得る。重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算の数平均分子量であって、実施例の方法により求めることができる。 The lignins used in the production of the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment have a weight average molecular weight of, for example, 2,000 or more and 100,000 or less. The lower limit of the weight average molecular weight is preferably 2,500 or more, more preferably 3,000 or more, and even more preferably 4,000 or more. The upper limit of the weight average molecular weight is preferably 90,000 or less, more preferably 80,000 or less, still more preferably 75,000 or less. By using lignins having a weight-average molecular weight within the above range, the obtained lignin-modified novolac-type phenolic resin can have excellent curability and the cured product can have high mechanical strength. The weight-average molecular weight is a polystyrene-equivalent number-average molecular weight measured by gel permeation chromatography, and can be determined by the method in Examples.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるリグニン類は、その数平均分子量が、例えば、200以上5,000以下である。数平均分子量の下限値は、好ましくは、300以上であり、より好ましくは、350以上であり、さらにより好ましくは、400以上である。数平均分子量の上限値は、好ましくは、4,000以下であり、より好ましくは、3,000以下であり、さらにより好ましくは、2,000以下である。上記範囲の数平均分子量を有するリグニン類は、反応性に優れ、よってリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造工程における作業性に優れるため好ましい。また、上記範囲の数平均分子量を有するリグニン類を用いることにより、得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、硬化性に優れるとともに、その硬化物が高い機械的強度を有し得る。数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算の数平均分子量であって、実施例の方法により求めることができる。 The lignins used in the production of the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment have a number average molecular weight of, for example, 200 or more and 5,000 or less. The lower limit of the number average molecular weight is preferably 300 or higher, more preferably 350 or higher, and even more preferably 400 or higher. The upper limit of the number average molecular weight is preferably 4,000 or less, more preferably 3,000 or less, and even more preferably 2,000 or less. Lignins having a number-average molecular weight within the above range are preferable because they are excellent in reactivity and therefore excellent in workability in the production process of the lignin-modified novolac-type phenolic resin. Moreover, by using lignins having a number average molecular weight within the above range, the obtained lignin-modified novolak phenolic resin can have excellent curability, and the cured product thereof can have high mechanical strength. The number average molecular weight is a polystyrene-equivalent number average molecular weight measured by gel permeation chromatography, and can be determined by the method in Examples.

ここで、上述のゲル浸透クロマトグラフィーによって分子量を測定する方法の一例について説明する。
ゲル浸透クロマトグラフィーによって分子量を測定する方法において、まず、リグニン誘導体を溶媒に溶解させ、測定サンプルを調製する。このときに用いられる溶媒は、リグニン誘導体を溶解できるものであれば特に限定されるものではないが、ゲル浸透クロマトグラフィーの測定精度の観点から、例えば、テトラヒドロフラン、N-メチル-2-ピロリドンが好ましい。本実施形態のリグニン類は、バイオマス、プロセス由来の無機物、植物由来の高分子量有機物による不溶分を含みうるため、リグニン類の分子量は、適正な溶媒を選択するとともに、不溶分はろ過して求められる。また得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂のリグニン変性率を高めるためには、使用するリグニン類の不溶分は適正な溶媒下で30質量%以下が好ましい。またリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の分子量は、同様に不溶分をろ過して求められる。リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂中の不溶分含有は、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。上記含有量の量が上記程度であれば、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は良好な硬化性を有し、特に、均一に硬化し得る。
Here, an example of the method for measuring the molecular weight by the above-mentioned gel permeation chromatography will be explained.
In the method of measuring molecular weight by gel permeation chromatography, first, a lignin derivative is dissolved in a solvent to prepare a measurement sample. The solvent used at this time is not particularly limited as long as it can dissolve the lignin derivative, but from the viewpoint of the measurement accuracy of gel permeation chromatography, for example, tetrahydrofuran and N-methyl-2-pyrrolidone are preferable. . Since the lignins of the present embodiment can contain insoluble matter due to biomass, process-derived inorganic substances, and plant-derived high molecular weight organic matter, the molecular weight of the lignins is obtained by selecting an appropriate solvent and filtering the insoluble matter. be done. In order to increase the lignin modification rate of the obtained lignin-modified novolak-type phenol resin, the insoluble content of the lignins used is preferably 30% by mass or less in an appropriate solvent. The molecular weight of the lignin-modified novolac-type phenolic resin can be similarly obtained by filtering the insoluble matter. The content of insoluble matter in the lignin-modified novolak-type phenol resin is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. When the amount of the content is in the above range, the lignin-modified novolac phenolic resin has good curability, and can be cured uniformly.

次に、GPCシステム「HLC-8320GPC(東ソー製)」に、スチレン系ポリマー充填剤を充填した有機系汎用カラムである「TSKgelGMHXL(東ソー製)」、及び「G2000HXL(東ソー製)」を直列に接続する。このGPCシステムに、前述の測定サンプルを200μL注入し、40℃において、溶離液のテトラヒドロフランを1.0mL/minで展開し、示差屈折率(RI)、及び紫外吸光度(UV)を利用して保持時間を測定する。別途作製しておいた標準ポリスチレンの保持時間と分子量の関係を示した検量線から、対象のリグニン類の数平均分子量、重量平均分子量を算出することができる。検出モードとしては屈折率が好ましい。 Next, the GPC system “HLC-8320GPC (manufactured by Tosoh)” is connected in series with “TSKgelGMHXL (manufactured by Tosoh)”, which is an organic general-purpose column packed with a styrenic polymer packing material, and “G2000HXL (manufactured by Tosoh)”. do. Into this GPC system, 200 μL of the measurement sample described above is injected, the tetrahydrofuran of the eluent is developed at 40 ° C. at 1.0 mL / min, and the differential refractive index (RI) and ultraviolet absorbance (UV) are used. measure time. The number average molecular weight and weight average molecular weight of the target lignins can be calculated from the calibration curve showing the relationship between the retention time and molecular weight of standard polystyrene prepared separately. Refractive index is preferred as the detection mode.

検量線を作成するために使用する標準ポリスチレンの分子量としては、特に限定されるものではないが、例えば、重量平均分子量が、1,090,000、427,000、190,000、96,400、37,900、18,100、10,200、5,970、2,630、1,050及び500の標準ポリスチレン(東ソー製)のものを用いることができる。 The molecular weight of the standard polystyrene used to create the calibration curve is not particularly limited, but for example, weight average molecular weights of 1,090,000, 427,000, 190,000, 96,400, Standard polystyrenes of 37,900, 18,100, 10,200, 5,970, 2,630, 1,050 and 500 (manufactured by Tosoh) can be used.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるリグニン類は、軟化点90℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましく、130℃以上がさらに好ましい。一方で、軟化点が高くて測定できないリグニン類を用いることができる。その様なリグニン類を用いて変性率の高いリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を製造した場合、得られる変性ノボラック型フェノール樹脂の分子量が高く、流動性が低く、加工性が劣る。しかしながら本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、そのようなリグニン類から得られる高いリグニン変性率、および高い分子量のリグニン変性フェノール樹脂にも関わらず、予想に反して良好な加工性が得られる。 The softening point of the lignins used in the production of the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment is preferably 90°C or higher, more preferably 110°C or higher, and even more preferably 130°C or higher. On the other hand, lignins with high softening points that cannot be measured can be used. When such lignins are used to produce a lignin-modified novolak-type phenolic resin with a high degree of modification, the resulting modified novolac-type phenolic resin has a high molecular weight, low fluidity, and poor workability. However, the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment has unexpectedly good processability despite the high lignin-modified rate obtained from such lignins and the high molecular weight lignin-modified phenolic resin. .

本実施形態において用いられるリグニン類の揮発分は、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらにより好ましい。リグニン類の揮発分が上記範囲内であることにより、リグニン類の反応性を向上させることができ、よって得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の反応率を上げることができる。主な揮発分は水であることが多く、例えばアルミカップに4gを広げて80℃20時間で乾燥させることで算出される。 The volatile content of the lignins used in the present embodiment is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less. When the volatile content of the lignins is within the above range, the reactivity of the lignins can be improved, and the reaction rate of the resulting lignin-modified novolac-type phenolic resin can be increased. The main volatile matter is often water. For example, it is calculated by spreading 4 g in an aluminum cup and drying it at 80° C. for 20 hours.

リグニン類の軟化点は、JISK2207に準じて、環球式軟化点試験機(たとえば、メルテック(株)製ASP-MG2型)を用いて測定することができる。なお、リグニン類は多量の水を含む場合は70℃以下で絶乾させたものを測定する。本実施形態では、例えば150~200℃の熱板にてリグニン類の熱溶融性によって良好なサンプルが調製できない場合は、軟化点が高く測定ができないと判断する。 The softening point of lignins can be measured according to JISK2207 using a ring and ball type softening point tester (for example, ASP-MG2 type manufactured by Meltec Co., Ltd.). When the lignin contains a large amount of water, it is measured after being completely dried at 70°C or less. In this embodiment, for example, if a good sample cannot be prepared due to the heat melting property of lignins with a hot plate of 150 to 200° C., it is determined that the softening point is too high to be measured.

バイオマスを分解して得られたリグニン類を用いる場合は、低分子量の成分が多量に混入することがあり、加熱時の揮発分や臭気、軟化点の低下を引き起こすことがある。これらの成分は、そのまま利用することも出来るし、リグニン類の加熱、乾燥等によって除去し、軟化点や臭気を調整することもできる。 When using lignins obtained by decomposing biomass, a large amount of low-molecular-weight components may be mixed in, which may cause volatile matter and odor during heating and a decrease in softening point. These components can be used as they are, or can be removed by heating or drying the lignins to adjust the softening point and odor.

(アルデヒド類)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられるアルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシメチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n-ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o-トルアルデヒド、サリチルアルデヒド、パラキシレンジメチルエーテル等が挙げられる。好ましくは、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ポリオキシメチレン、アセトアルデヒド、パラキシレンジメチルエーテル及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。アルデヒド類は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、生産性および安価な観点から、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドを用いることが好ましい。
(aldehydes)
Aldehydes used in the production of the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment include formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxymethylene, chloral, hexamethylenetetramine, furfural, glyoxal, and n-butyraldehyde. , caproaldehyde, allylaldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde, paraxylene dimethyl ether and the like. Preferred are formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, polyoxymethylene, acetaldehyde, paraxylene dimethyl ether and combinations thereof. Aldehydes may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. Among these, it is preferable to use formaldehyde or acetaldehyde from the viewpoint of productivity and low cost.

(酸触媒)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造に用いられる酸触媒としては、反応の触媒として使用できるものであればよく、有機酸、無機酸及びこれらの組み合わせを使用することができる。有機酸としては、酢酸、ギ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸、サリチル酸、スルホン酸、フェノールスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等が挙げられる。無機酸としては、塩酸、硫酸、硫酸エステル、リン酸、リン酸エステル等が挙げられる。
(acid catalyst)
As the acid catalyst used in the production of the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment, any acid catalyst can be used as long as it can be used as a reaction catalyst, and organic acids, inorganic acids, and combinations thereof can be used. Organic acids include acetic acid, formic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, benzoic acid, salicylic acid, sulfonic acid, phenolsulfonic acid, p-toluenesulfonic acid and the like. Inorganic acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, sulfate esters, phosphoric acid, phosphate esters, and the like.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造において、フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)は、例えば、0.5以上であり、好ましくは,0.55以上であり、より好ましくは、0.6以上である。フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)の上限値は、例えば、1.2以下であり、好ましくは、1.1以下であり、より好ましくは、1.0以下である。フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)が上記範囲である条件下で、反応を行うことにより、5500以上の重量平均分子量を有する、加工性と強度がともに改善されたリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を得ることができる。 In the production of the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment, the molar ratio (F/P) of aldehydes to phenols is, for example, 0.5 or more, preferably 0.55 or more, more preferably is greater than or equal to 0.6. The upper limit of the molar ratio (F/P) of aldehydes to phenols is, for example, 1.2 or less, preferably 1.1 or less, and more preferably 1.0 or less. By carrying out the reaction under conditions where the molar ratio (F/P) of aldehydes to phenols is within the above range, a lignin-modified novolac type having a weight average molecular weight of 5500 or more and improved workability and strength. A phenolic resin can be obtained.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造において、リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下で反応させる工程は、リグニン類とフェノール類とを70℃以上120℃以下の加熱下で混合してリグニン類を分散させて混合物を得る工程(工程1)と、工程1と同時または工程1の後に酸触媒を混合する工程(工程2)と、工程2の後に、アルデヒド類を混合する工程(工程3)を含んでもよい。また、リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下で反応させる工程は、例えば、60℃~120℃の温度下、好ましくは80℃~100℃の温度下で、例えば、10分間~100分間の反応時間で実施されることが好ましい。これにより、効率よく反応を十分に進めることができる。また加熱下で実施することにより、出発物質が均一に混合され、分子間の絡み合いや分子間の作用により、得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂が、均一に硬化し得、よって寸法精度に優れた成形を実現することができる。なお、反応時間は、特に制限はなく、出発原料の種類、配合モル比、触媒の使用量及び種類、反応条件に応じて適宜決定すればよい。さらに反応後の反応混合物を後処理してもよい。後処理には、例えば、加熱下(例えば、150℃以上)、常圧下での蒸留、または減圧蒸留、あるいはこれらの組み合わせを用いることができる。 In the production of the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment, the step of reacting lignins, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst includes heating lignins and phenols at 70°C to 120°C. The following step of mixing under heating to disperse lignins to obtain a mixture (step 1), a step of mixing an acid catalyst simultaneously with step 1 or after step 1 (step 2), and after step 2, A step of mixing aldehydes (step 3) may be included. Further, the step of reacting lignins, phenols and aldehydes in the presence of an acid catalyst is carried out at a temperature of, for example, 60°C to 120°C, preferably 80°C to 100°C. , with a reaction time of 10 minutes to 100 minutes. This allows the reaction to proceed efficiently and sufficiently. In addition, by heating, the starting materials are uniformly mixed, and the resulting lignin-modified novolak-type phenolic resin can be cured uniformly due to intermolecular entanglement and intermolecular action, and thus has excellent dimensional accuracy. Molding can be achieved. The reaction time is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the type of starting materials, the molar ratio of the mixture, the amount and type of catalyst used, and the reaction conditions. Furthermore, the reaction mixture after the reaction may be post-treated. For post-treatment, for example, distillation under heating (eg, 150° C. or higher), distillation under normal pressure, distillation under reduced pressure, or a combination thereof can be used.

上記工程1、工程2および工程3は、無溶媒下で実施することが好ましいが、溶媒として有機溶媒や水を用いてもよい。水添加の代わりに、含水のリグニンを使用しても良い。有機溶剤としては、例えば、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、炭化水素類が挙げられる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等が挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸アミル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げられる。エーテル類としては、プロピルエーテル、ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテートが挙げられる。炭化水素類としては、トルエン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ソルベントナフサ、工業ガソリン、石油エーテル、石油ベンジン、リグロイン等が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Although it is preferable to carry out the above steps 1, 2 and 3 without a solvent, an organic solvent or water may be used as the solvent. Hydrous lignin may be used instead of adding water. Examples of organic solvents include alcohols, ketones, esters, ethers, and hydrocarbons. Alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like. Ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone and the like. Esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methoxybutyl acetate, amyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate and the like. Ethers include propyl ether, dioxane, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propyl cellosolve, butyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, methyl carbitol, ethyl carbitol. , butyl carbitol, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate. Hydrocarbons include toluene, xylene, pentane, hexane, cyclohexane, heptane, octane, decane, solvent naphtha, industrial gasoline, petroleum ether, petroleum benzine, ligroin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

ここで、フェノール類とリグニン類とアルデヒド類の反応比率を調整してリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の分子量を高める従来の方法では、反応物の粘度が高くなり、脱水がしにくくなるため、プロセス時間が長くなる場合があった。また、未反応フェノール類が多く残存する場合があった。
これに対して、本実施形態の方法は、従来のフェノール類とリグニン類とアルデヒド類の反応比率で分子量を高める場合と比較して、プロセス時間が短くすることができ、樹脂の収率を高めることができる。また、フェノール類に対するアルデヒド類のモル比(F/P)を上記範囲とするとともに、用いるリグニン類の分子量、分子量分布、添加量を調整することにより、得られるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の特性や樹脂材料の物性を所望の範囲に調整することができる。
Here, in the conventional method of increasing the molecular weight of the lignin-modified novolac-type phenolic resin by adjusting the reaction ratio of phenols, lignins, and aldehydes, the viscosity of the reactants increases, making it difficult to dehydrate. was sometimes longer. In addition, there were cases where a large amount of unreacted phenols remained.
In contrast, the method of the present embodiment can shorten the process time and increase the yield of the resin compared to the conventional case of increasing the molecular weight at the reaction ratio of phenols, lignins and aldehydes. be able to. In addition, by adjusting the molar ratio (F / P) of aldehydes to phenols in the above range, and adjusting the molecular weight, molecular weight distribution, and addition amount of the lignins used, the characteristics and The physical properties of the resin material can be adjusted within a desired range.

上記方法により得られる本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、5500以上の重量平均分子量を有する。本実施形態のリグニンリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量は、例えば、5,500以上50,000以下であり、好ましくは、6000以上45000以下であり、より好ましくは、7,000以上40,000以下である。上記範囲の重量平均分子量を有するリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、優れた硬化特性を有するとともに、その硬化物は高い機械的強度を有する。また本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、そのリグニン変性率が25%以上60%以下であり、好ましくは30%以上55%以下であり、より好ましくは、35%以上55%以下である。本発明のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、上記範囲のリグニン変性率を有することにより、優れた樹脂強度、耐熱性を有するとともに、硬化性および成形性において優れる。 The lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment obtained by the above method has a weight average molecular weight of 5500 or more. The weight average molecular weight of the lignin-lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment is, for example, 5,500 or more and 50,000 or less, preferably 6000 or more and 45,000 or less, more preferably 7,000 or more and 40, 000 or less. The lignin-modified novolac-type phenolic resin having a weight average molecular weight within the above range has excellent curing properties, and the cured product thereof has high mechanical strength. The lignin-modified novolac-type phenol resin of the present embodiment has a lignin modification rate of 25% or more and 60% or less, preferably 30% or more and 55% or less, more preferably 35% or more and 55% or less. . The lignin-modified novolac-type phenol resin of the present invention has a lignin-modified rate within the above range, so that it has excellent resin strength and heat resistance, and is excellent in curability and moldability.

本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、例えば、微粉末状、粒状、ペレット状、ワニス状の形態で提供され得る。リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の形態は、用途に応じて適宜選択することができる。 The lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment can be provided in the form of fine powder, granules, pellets, and varnish, for example. The form of the lignin-modified novolak-type phenolic resin can be appropriately selected depending on the application.

(成形材料)
上述のようにして得られた本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、例えば、トランスファー成形、射出成形用の成形材料として好適に用いられる。より具体的には、上述の本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、硬化剤(架橋剤)、および必要に応じて、その他の成分を配合し、所定の温度で混練することにより、成形材料として提供される。本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を含む成形材料は、射出成形が可能であり、その成形品は、強度および弾性率などの機械的物性において優れる。
(molding material)
The lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment obtained as described above is suitably used as a molding material for transfer molding and injection molding, for example. More specifically, the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment described above is molded by blending a curing agent (crosslinking agent) and, if necessary, other components, and kneading at a predetermined temperature. Provided as material. A molding material containing the lignin-modified novolak-type phenolic resin of the present embodiment can be injection-molded, and its molded article is excellent in mechanical properties such as strength and elastic modulus.

本実施形態の成形材料に用いられる硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤を用いることができる。アミン系硬化剤としては、具体的には、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミンなどを用いることができる。アミン系硬化剤としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミンを用いることが好ましい。 As the curing agent used for the molding material of this embodiment, for example, an amine-based curing agent can be used. Specifically, hexamethylenetetramine, hexamethoxymethylolmelamine, and the like can be used as the amine-based curing agent. As the amine-based curing agent, for example, hexamethylenetetramine is preferably used.

上記硬化剤の含有量は、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対して、例えば、7質量部~30重量部であり、好ましくは、10質量部~25質量部である。上記数値範囲内とすることにより、良好な硬化性を有する成形材料を得ることができる。 The content of the curing agent is, for example, 7 to 30 parts by weight, preferably 10 to 25 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the lignin-modified novolac-type phenolic resin. A molding material having good curability can be obtained by setting the amount within the above numerical range.

本実施形態の成形材料は、充填材をさらに含んでもよい。すなわち、上記成形材料は、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂、硬化剤および充填材を含むことができる。 The molding material of this embodiment may further contain a filler. That is, the molding material can contain a lignin-modified novolak-type phenolic resin, a curing agent and a filler.

充填材としては、例えば、繊維基材、有機充填材、無機充填材等を用いることができる。繊維基材は、繊維状の形態を有する充填材である。有機充填材および無機充填材は、それぞれ、粒状充填材または板状充填材のいずれでもよい。板状充填材はその形状が板状である充填材である。粒状充填材は、不定形状を含む繊維状・板状以外の形状の充填材である。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As the filler, for example, a fiber base material, an organic filler, an inorganic filler, or the like can be used. A fibrous base material is a filler having a fibrous form. The organic fillers and inorganic fillers may be either particulate fillers or platelet fillers, respectively. A plate-like filler is a filler having a plate-like shape. A particulate filler is a filler having a shape other than fibrous or plate-like, including irregular shapes. These may be used alone or in combination of two or more.

粒状充填材としては、例えば、粒形の無機充填材を用いることができ、ガラスビーズ、ガラスパウダー、炭酸カルシウム、タルク、シリカ、水酸化アルミニウム、クレーおよびマイカなどを用いることができる。 Granular fillers include, for example, granular inorganic fillers such as glass beads, glass powder, calcium carbonate, talc, silica, aluminum hydroxide, clay and mica.

繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維、金属繊維、ワラストナイト、アタパルジャイト、セピオライト、ロックウール、ホウ酸アルミニウムウイスカー、チタン酸カリウム繊維、炭酸カルシウムウィスカー、酸化チタンウィスカー、セラミック繊維などの繊維状無機充填材;アラミド繊維、ポリイミド繊維、ポリ(パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維などの繊維状有機充填材;が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。 Examples of fibrous fillers include glass fiber, carbon fiber, asbestos fiber, metal fiber, wollastonite, attapulgite, sepiolite, rock wool, aluminum borate whisker, potassium titanate fiber, calcium carbonate whisker, titanium oxide whisker, fibrous inorganic fillers such as ceramic fibers; fibrous organic fillers such as aramid fibers, polyimide fibers, poly(paraphenylenebenzobisoxazole fibers); May be used in combination.

また、板状充填材、粒状充填材としては、例えば、タルク、カオリンクレー、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸カルシウム水和物、マイカ、ガラスフレーク、ガラス粉、炭酸マグネシウム、シリカ、酸化チタン、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸カルシウム、ホウ酸ナトリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、上記繊維状充填材の粉砕物などが挙げられる。 Plate-like fillers and granular fillers include, for example, talc, kaolin clay, calcium carbonate, zinc oxide, calcium silicate hydrate, mica, glass flakes, glass powder, magnesium carbonate, silica, titanium oxide, and alumina. , aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, barium sulfate, calcium sulfate, calcium sulfite, zinc borate, barium metaborate, aluminum borate, calcium borate, sodium borate, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, fibrous Pulverized fillers and the like can be mentioned.

成形材料中の充填材の含有量は、上記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対して、例えば、25質量部~500質量部であり、好ましくは、50質量部~400質量部、より好ましくは100質量部~300質量部である。上記下限値以上とすることにより、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を含む成形材料は、優れた機械的強度を有し得る。上記上限値以下とすることにより、架橋体(成形体)の製造安定性を高めることができる。 The content of the filler in the molding material is, for example, 25 parts by mass to 500 parts by mass, preferably 50 parts by mass to 400 parts by mass, more preferably 100 parts by mass of the lignin-modified novolac-type phenolic resin. is 100 parts by mass to 300 parts by mass. A molding material containing the lignin-modified novolak-type phenolic resin can have excellent mechanical strength by setting it to the above lower limit or more. By making it equal to or less than the above upper limit, production stability of the crosslinked body (molded body) can be enhanced.

本実施形態の成型体を製造するための樹脂材料は、本発明の目的を損なわない範囲で、上述した成分以外の他の成分を含むことができる。この他の成分としては、例えば、エラストマー、硬化促進剤、樹脂成分、離型剤、顔料、難燃剤、密着向上剤、カップリング剤等の添加剤が挙げられる。 The resin material for manufacturing the molded article of the present embodiment can contain other components other than the components described above within a range that does not impair the object of the present invention. Examples of other components include additives such as elastomers, curing accelerators, resin components, release agents, pigments, flame retardants, adhesion improvers, and coupling agents.

上記エラストマーとしては、特に限定されないが、アクリルニトリルブタジエンゴム、イソプレン、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム等が挙げられる。この中でもアクリルニトリルブタジエンゴムが好ましい。エラストマーを用いることで特に靱性を付与することができる。 Examples of the elastomer include, but are not particularly limited to, acrylonitrile-butadiene rubber, isoprene, styrene-butadiene rubber, ethylene-propylene rubber, and the like. Among these, acrylonitrile-butadiene rubber is preferred. Toughness can be imparted particularly by using an elastomer.

上記硬化促進剤としては、特に限定されず、通常の硬化促進剤を用いることができ、例えば、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物、サリチル酸、安息香酸などの芳香属カルボン酸を例示することができる。上記硬化促進剤はリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂100質量部に対して、例えば、0.5質量部~20質量部の量で用いられる。 The curing accelerator is not particularly limited, and ordinary curing accelerators can be used. For example, oxides or hydroxides of alkaline earth metals such as magnesium oxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, salicylic acid and aromatic carboxylic acids such as benzoic acid. The curing accelerator is used in an amount of, for example, 0.5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the lignin-modified novolac-type phenolic resin.

上記樹脂成分としては、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂等のトリアジン環を有する樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン環を有する樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂が挙げられる。また必要によりこれらの複数種を組み合わせて用いることもできる。 Examples of the resin component include urea resins, resins having a triazine ring such as melamine resins, bismaleimide resins, polyurethane resins, silicone resins, resins having a benzoxazine ring, cyanate ester resins, polyvinyl butyral resins, and polyvinyl acetate. resin. Moreover, these multiple types can also be used in combination if necessary.

上記離型剤としては、例えば、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ポリエチレンなどが挙げられる。 Examples of the release agent include stearic acid, calcium stearate, zinc stearate, and polyethylene.

上記顔料としては、例えば、カーボンブラックなどが挙げられる。 Examples of the pigment include carbon black.

本実施形態の樹脂材料は、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂、硬化剤、および使用する場合は充填剤を、ニーダー、ロール等で予め溶融混練し、次いで上記他の成分と均一に混合した後、あるいは、配合する全原料成分をロール、コニーダ、二軸押出し機等の混練装置単独またはロールと他の混合装置との組み合わせで溶融混練した後、造粒または粉砕して得られる。本実施形態において、成形材料は、例えば、粉粒状、顆粒状、タブレット状またはシート状等の形態で提供される。 The resin material of the present embodiment is obtained by melting and kneading a lignin-modified novolak-type phenol resin, a curing agent, and a filler, if used, with a kneader, a roll, etc. in advance, and then uniformly mixing with the above other components, or , All raw material components to be blended are melt-kneaded by a kneading device such as a roll, a co-kneader, a twin-screw extruder, or a combination of rolls and other mixing devices, and then granulated or pulverized. In this embodiment, the molding material is provided in the form of powder, granules, tablets, sheets, or the like.

得られた成形材料を加熱処理して成形することにより、この成形材料の硬化物からなる成形品(架橋体)を得ることができる。成形材料の成形方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、トランスファー成形、コンプレッション成形、射出成形等を用いることができる。 By heat-treating and molding the obtained molding material, it is possible to obtain a molded article (crosslinked body) composed of a cured product of this molding material. The method of molding the molding material is not particularly limited, but transfer molding, compression molding, injection molding and the like can be used, for example.

本実施形態の成形品としては、例えば、自動車、航空機、鉄道車両、船舶、汎用機械、家庭用電化製品、調理器具やこれらの周辺部品に用いられる成形品、またはこれらの筺体、構造・機構部品、電気・電子部品に用いられる成形品が挙げられる。 Molded articles of the present embodiment include, for example, automobiles, aircraft, railroad vehicles, ships, general-purpose machines, household appliances, cooking utensils and molded articles used for peripheral parts thereof, or their housings, structural and mechanical parts. , molded products used for electric and electronic parts.

(樹脂組成物)
本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、レジノイド砥石用の樹脂組成物として好適に用いられる。より具体的には、上述の本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂は、ヘキサメチレンテトラミンを配合することにより、レジノイド砥石用の粉末状樹脂組成物として提供される。本実施形態の樹脂組成物は、本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンとを含むことにより、硬化性に優れるとともに、当該樹脂組成物の硬化物は、砥石として使用するのに適切な程度の機械的強度および弾性率を有する。本実施形態の樹脂組成物は、例えば、粉粒体の形態で提供される。樹脂組成物が粉粒状の形態で提供される場合、取り扱い性の観点から、平均粒径が10μm以上60μm以下となるよう粉砕することが好ましい。砥石強度の観点からは、15μm以上45μmがより好ましい。
(resin composition)
The lignin-modified novolac-type phenol resin of the present embodiment is suitably used as a resin composition for resinoid grindstones. More specifically, the lignin-modified novolac-type phenolic resin of the present embodiment described above is provided as a powdery resin composition for a resinoid grindstone by blending hexamethylenetetramine. The resin composition of the present embodiment contains the lignin-modified novolac-type phenol resin of the present embodiment and hexamethylenetetramine, so that it has excellent curability, and the cured product of the resin composition is used as a grindstone. It has an appropriate degree of mechanical strength and elastic modulus. The resin composition of the present embodiment is provided, for example, in the form of granules. When the resin composition is provided in the form of powder particles, it is preferable to pulverize the resin composition so that the average particle diameter is 10 μm or more and 60 μm or less from the viewpoint of handling. From the viewpoint of grindstone strength, 15 μm or more and 45 μm is more preferable.

本実施形態の樹脂組成物において、ヘキサメチレンテトラミンの量は、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂に対して、好ましくは、2質量%以上20質量%以下であり、より好ましくは、5質量%以上17質量%以下であり、さらに好ましくは、8質量%以上15質量%以下である。ヘキサメチレンテトラミンの配合量が上記下限値未満では、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の硬化が不十分になる場合があり、また、上記上限値を超えると、ヘキサメチレンテトラミンの分解により発生するガスにより、得られる硬化物に亀裂や膨れが生じる場合がある。 In the resin composition of the present embodiment, the amount of hexamethylenetetramine is preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 17% by mass, relative to the lignin-modified novolac-type phenol resin. % or less, more preferably 8 mass % or more and 15 mass % or less. If the amount of hexamethylenetetramine is less than the above lower limit, curing of the lignin-modified novolac-type phenolic resin may be insufficient. Cracks and blisters may occur in the resulting cured product.

(砥石)
上述の本実施形態の樹脂組成物は、レジノイド砥石を作製するために用いられる。本実施形態のレジノイド砥石は、上述の樹脂組成物に砥粒を加えて得られるものであるが、この他充填材、添加剤などを任意に使用することができる。砥粒としては、例えば、酸化アルミナ、炭化珪素、ダイヤモンド等を使用することができ、これらは砥石の研削を発現させる役割がある。充填材としては、例えば、氷晶石、硫化鉄、酸化鉄、硫酸バリウム、生石灰等の無機フィラー、熱硬化性樹脂粉末、籾殻、木粉などの有機フィラー等を使用することができ、これらは砥石の研削性能を向上させる役割がある。添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、フルフリルアルコール、フルフラール、クレオソート油、その他の有機溶剤、又は液状レゾール型フェノール樹脂等を使用することができ、砥粒との接着性を向上させるために砥粒表面に濡らしてから使用できる。
(Whetstone)
The resin composition of the present embodiment described above is used to produce a resinoid grindstone. The resinoid grindstone of the present embodiment is obtained by adding abrasive grains to the resin composition described above, but other fillers, additives, and the like can be optionally used. Abrasive grains that can be used include, for example, alumina oxide, silicon carbide, diamond, etc., and these play a role in developing the grinding performance of the whetstone. Examples of fillers that can be used include inorganic fillers such as cryolite, iron sulfide, iron oxide, barium sulfate, and quicklime, and organic fillers such as thermosetting resin powder, rice husks, and wood flour. It plays a role in improving the grinding performance of the grindstone. Examples of additives that can be used include silane coupling agents, furfuryl alcohol, furfural, creosote oil, other organic solvents, or liquid resol-type phenolic resins, which improve adhesion with abrasive grains. Therefore, it can be used after wetting the surface of the abrasive grains.

本実施形態の樹脂組成物からレジノイド砥石を作製する方法としては、例えば、まず砥粒に液状レゾール型フェノール樹脂を混合してよく混練し、その表面が湿潤した砥粒を得、次いで本実施形態のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンとを含む粉末状樹脂組成物を、さらに必要に応じて上述の充填剤、添加剤をもこれに加えて、レジンコーティッドグレインを調製する工程、および得られたレジンコーティッドグレインを、常温または40~80℃に加熱した金型で必要とする形状に成型し、この成型物を10~50時間を要して加熱焼成する工程により得ることができる。加熱焼成の条件は特に制限されないが、例えば10~24時間かけて常温~200℃まで昇温し、頂点温度で3時間から10時間保持した後、除冷する条件を用いることができる。 As a method for producing a resinoid grindstone from the resin composition of the present embodiment, for example, first, liquid resol-type phenolic resin is mixed with abrasive grains and well kneaded to obtain abrasive grains with wet surfaces, and then the abrasive grains of the present embodiment are obtained. a powdery resin composition containing lignin-modified novolak-type phenolic resin and hexamethylenetetramine, and if necessary, the above fillers and additives are added to prepare resin-coated grains; The resulting resin-coated grains are molded into a desired shape with a mold heated to room temperature or 40 to 80° C., and the molded product is heated and sintered for 10 to 50 hours. . The conditions for heating and firing are not particularly limited, but, for example, the temperature may be raised from room temperature to 200° C. over 10 to 24 hours, held at the peak temperature for 3 to 10 hours, and then gradually cooled.

上記方法により得られた本実施形態の砥石は、優れた曲げ強度および耐水強度を有し、よって優れた研削性能を備える。 The grindstone of this embodiment obtained by the above method has excellent bending strength and water resistance, and therefore has excellent grinding performance.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
以下、実施形態の例を付記する。
1. 重量平均分子量が5500以上であるリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂。
2. 当該リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂のリグニン変性率が、25%以上60%以下である、1.に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂。
3. 1.または2.に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂であって、
当該リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂が、リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下、前記フェノール類に対する前記アルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上である条件で反応させて得られる樹脂である、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂。
4. 前記リグニン類の重量平均分子量が、2,000以上100,000以下である、3.に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂。
5. 1.乃至4.のいずれかに記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂と、硬化剤と、を含む、成形材料。
6. 1.乃至4.のいずれかに記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂と、ヘキサメチレンテトラミンとを含む、樹脂組成物。
7. 平均粒径が10μm以上60μm以下の粉末状である、6.に記載の樹脂組成物。
8. 7.に記載の樹脂組成物の硬化物からなる砥石。
9. リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下、前記フェノール類に対する前記アルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上である条件で反応させることにより、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を得る工程を含み、
前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量が5500以上である、
リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
10. 前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂のリグニン変性率が、25%以上60%以下である、9.に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
11. 前記リグニンの重量平均分子量が、2,000以上100,000以下である、9.または10.に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
12. 前記リグニン類が、揮発分を60質量%以下の量で含む、9.乃至11.のいずれかに記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
13. リグニン類と、フェノール類と、アルデヒド類とを、酸触媒の存在下、前記フェノール類に対する前記アルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上である条件で反応させる前記工程が、
前記リグニン類と前記フェノール類とを混合して混合物を得る工程と、
混合物を得る前記工程と同時、または混合物を得る前記工程の後に、前記酸触媒を混合する工程と、
酸触媒を混合する前記工程の後に、前記アルデヒド類を混合する工程と、
150℃以上で常圧、及び/又は、減圧蒸留する工程と、を含む、
9.乃至12.のいずれかに記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
Although the embodiments of the present invention have been described above, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.
Examples of embodiments will be added below.
1. A lignin-modified novolac-type phenol resin having a weight average molecular weight of 5,500 or more.
2. 1. The lignin modification rate of the lignin-modified novolak-type phenol resin is 25% or more and 60% or less. lignin-modified novolac-type phenolic resin according to .
3. 1. or 2. A lignin-modified novolak-type phenolic resin according to
The lignin-modified novolak-type phenolic resin is obtained by combining lignins, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst, and the molar ratio (F/P) of the aldehydes to the phenols is 0.5 or more. A lignin-modified novolak-type phenolic resin obtained by reacting under certain conditions.
4. 3. The weight average molecular weight of the lignins is 2,000 or more and 100,000 or less. lignin-modified novolac-type phenolic resin according to .
5. 1. to 4. A molding material comprising the lignin-modified novolak-type phenolic resin according to any one of 1 and a curing agent.
6. 1. to 4. A resin composition comprising the lignin-modified novolac-type phenol resin according to any one of 1 and hexamethylenetetramine.
7. 6. It is powdery with an average particle size of 10 μm or more and 60 μm or less; The resin composition according to .
8. 7. A grindstone made of a cured product of the resin composition according to 1.
9. Lignin modification by reacting lignins, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst under conditions where the molar ratio (F/P) of the aldehydes to the phenols is 0.5 or more. including a step of obtaining a novolak-type phenolic resin;
The weight average molecular weight of the lignin-modified novolak-type phenol resin is 5500 or more,
A method for producing a lignin-modified novolak-type phenolic resin.
10. 9. The lignin modification rate of the lignin-modified novolak-type phenol resin is 25% or more and 60% or less. A method for producing a lignin-modified novolac-type phenolic resin according to .
11. 8. The lignin has a weight average molecular weight of 2,000 or more and 100,000 or less. or 10. A method for producing a lignin-modified novolac-type phenolic resin according to .
12. 8. The lignins contain volatile matter in an amount of 60% by mass or less; 11. A method for producing a lignin-modified novolak-type phenolic resin according to any one of the above.
13. The step of reacting lignins, phenols, and aldehydes in the presence of an acid catalyst under conditions where the molar ratio (F/P) of the aldehydes to the phenols is 0.5 or more,
A step of mixing the lignins and the phenols to obtain a mixture;
simultaneously with the step of obtaining the mixture or after the step of obtaining the mixture, mixing the acid catalyst;
a step of mixing the aldehydes after the step of mixing the acid catalyst;
Atmospheric pressure and / or vacuum distillation at 150 ° C. or higher,
9. 12. A method for producing a lignin-modified novolak-type phenolic resin according to any one of the above.

以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these.

[実施例A1~A5、比較例A1~A3]
<リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の調製>
[Examples A1 to A5, Comparative Examples A1 to A3]
<Preparation of lignin-modified novolac-type phenolic resin>

(調製例A1)
(リグニン誘導体の調製)まず、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の合成に用いるリグニン誘導体を以下の手順により調製した。
含水率50%のスギ木粉1500重量部に、蒸解液として純水5000重量部、水酸化ナトリウム180重量部、炭酸ナトリウム120質量部および蒸解助剤として9,10-アントラキノン7.5重量部を、容量10Lのステンレススチール製オートクレーブ設備に仕込み、撹拌下、170℃で3時間蒸解反応を行った。反応後の蒸解液を室温まで冷却し、パルプ成分をスクリーンで除去した後、リグニンを含む黒液を分離した。分離した黒液に希硫酸を加えてpH8に調整して、生じた沈澱を遠心分離した。500質量部の水で2回洗浄した後、沈澱を5倍量の水に懸濁し、希硫酸でpH2に再調整した。沈澱したリグニンを再度遠心分離し、水で洗浄した後、吸引濾過し、バットに広げて風乾して、70℃以下で減圧オーブン乾燥を行い、固形分70%以上の褐色粉末状のアルカリリグニン140質量部から150重量部(固形分換算)を得た。リグニンの固形分率はアルミカップに4gサンプルを入れ、135℃1時間で加熱乾燥させた後の残存率から算出した。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)続いてリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を以下の手順により合成した。
撹拌機、冷却管及び温度計を備えた四口フラスコにフェノール100重量部を加え、リグニン誘導体固形分40重量部を徐々に添加して60℃以上で混合して分散させて、シュウ酸を1.4重量部加え、37%ホルムアルデヒド水溶液58.6重量部を60分かけて徐添して100℃で反応させて、添加後に100℃にて60分反応させて、常圧及び減圧脱水で150℃以上に昇温して所望のフェノール濃度になったところで取り出し、128.1重量部のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A1を得た。
(Preparation Example A1)
(Preparation of Lignin Derivative) First, a lignin derivative used for synthesizing a lignin-modified novolak-type phenolic resin was prepared by the following procedure.
To 1500 parts by weight of cedar wood flour with a moisture content of 50%, 5000 parts by weight of pure water as a cooking liquid, 180 parts by weight of sodium hydroxide, 120 parts by weight of sodium carbonate and 7.5 parts by weight of 9,10-anthraquinone as a cooking aid. , charged into a stainless steel autoclave facility with a capacity of 10 L, and subjected to a digestion reaction at 170°C for 3 hours while stirring. After the reaction, the cooking liquor was cooled to room temperature, the pulp component was removed with a screen, and the black liquor containing lignin was separated. Dilute sulfuric acid was added to the separated black liquor to adjust the pH to 8, and the resulting precipitate was centrifuged. After washing twice with 500 parts by mass of water, the precipitate was suspended in 5 times the amount of water and readjusted to pH 2 with dilute sulfuric acid. The precipitated lignin is centrifuged again, washed with water, filtered under suction, spread on a vat, air-dried, and dried in a vacuum oven at 70°C or less. 150 parts by weight (in terms of solid content) were obtained from parts by mass. The solid content of lignin was calculated from the residual rate after putting a 4 g sample in an aluminum cup and drying it by heating at 135° C. for 1 hour.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Subsequently, a lignin-modified novolak-type phenolic resin was synthesized by the following procedure.
Add 100 parts by weight of phenol to a four-necked flask equipped with a stirrer, a cooling tube and a thermometer, gradually add 40 parts by weight of the lignin derivative solid content, mix and disperse at 60 ° C. or higher, and add 1 part of oxalic acid. .4 parts by weight was added, and 58.6 parts by weight of a 37% formaldehyde aqueous solution was slowly added over 60 minutes and reacted at 100°C. C. or higher, and when the desired phenol concentration was achieved, the mixture was taken out to obtain 128.1 parts by weight of lignin-modified novolac-type phenolic resin A1.

(調製例A2)
(リグニン誘導体の調製)pH2に調整して遠心分離する際に、再度水を加えて遠心分離することで水洗回数を増やして、減圧オーブンにて80℃以下で乾燥したこと以外は、調製例A1と同じ方法により、リグニン誘導体を調製した。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部に、リグニン誘導体固形分40重量部とシュウ酸1.4重量部を加えて、70℃以上で30分混合したこと以外は、調製例A1と同様にして、127.9重量部のリグニン変性フェノール樹脂A2を得た。
(Preparation Example A2)
(Preparation of lignin derivative) Preparation Example A1 except that, when adjusting the pH to 2 and centrifuging, adding water again and centrifuging increased the number of water washings and drying at 80°C or less in a vacuum oven. A lignin derivative was prepared by the same method.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Same as Preparation Example A1 except that 40 parts by weight of lignin derivative solid content and 1.4 parts by weight of oxalic acid were added to 100 parts by weight of phenol and mixed at 70°C or higher for 30 minutes. As a result, 127.9 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A2 was obtained.

(調製例A3)
(リグニン誘導体の調製)蒸解液として、純水5000重量部、水酸化ナトリウム150重量部、硫化ナトリウム80重量部、炭酸ナトリウム70質量部および蒸解助剤として9,10-アントラキノン7.5重量部を用いたこと、pH2に調整して遠心分離する際に、再度水を加えて遠心分離することで水洗回数を増やして、減圧オーブンにて80℃以下で乾燥したこと以外は、調製例A1と同じ方法により、リグニン誘導体を調製した。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部に、リグニン誘導体固形分37.4重量部とシュウ酸1.5重量部を加えて70℃以上で30分混合して、37%ホルムアルデヒド水溶液51.2重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、124.2重量部のリグニン変性フェノール樹脂A3を得た。
(Preparation Example A3)
(Preparation of lignin derivative) As a cooking liquor, 5000 parts by weight of pure water, 150 parts by weight of sodium hydroxide, 80 parts by weight of sodium sulfide, 70 parts by weight of sodium carbonate, and 7.5 parts by weight of 9,10-anthraquinone as a cooking aid. The same as Preparation Example A1 except that it was used, and when adjusting to pH 2 and centrifuging, adding water again and centrifuging to increase the number of water washings and drying at 80 ° C. or less in a reduced pressure oven. A lignin derivative was prepared by the method.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) To 100 parts by weight of phenol, 37.4 parts by weight of lignin derivative solid content and 1.5 parts by weight of oxalic acid were added and mixed at 70°C or higher for 30 minutes to prepare 51 parts by weight of 37% formaldehyde aqueous solution. 124.2 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A3 was obtained in the same manner as in Preparation Example A1 except that 2 parts by weight was used.

(調製例A4)
(リグニン誘導体の調製)含水率50%のブナ木粉に、蒸解液としてエタノール3000重量部、水2250重量部を用いて、195℃1時間で蒸解して、蒸解液からエタノールを分留して得られた水溶液を遠心分離して、凍結乾燥して固形分90%以上のリグニン誘導体を得たこと以外は調製例A1と同様にして、リグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分60重量部、シュウ酸1.6重量部を加えて、37%ホルムアルデヒド水溶液51.6重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、138.1重量部のリグニン変性フェノール樹脂A4を得た。
(Preparation Example A4)
(Preparation of lignin derivative) Beech wood flour having a moisture content of 50% is digested at 195°C for 1 hour using 3000 parts by weight of ethanol and 2250 parts by weight of water as a cooking liquor, and ethanol is fractionally distilled from the cooking liquor. A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A1 except that the obtained aqueous solution was centrifuged and freeze-dried to obtain a lignin derivative having a solid content of 90% or more.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Preparation example except that 100 parts by weight of phenol, 60 parts by weight of lignin derivative solid content, and 1.6 parts by weight of oxalic acid were added, and 51.6 parts by weight of 37% formaldehyde aqueous solution was used. 138.1 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A4 was obtained in the same manner as A1.

(調製例A5)
(リグニン誘導体の調製)調製例A1と同様にして、リグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分41.7重量部、シュウ酸1.4重量部を加えて、37%ホルムアルデヒド水溶液57.8重量部を用いて、所望のフェノール濃度に達した後にカシュー殻オイルを2.1重量部添加して混合して取り出したこと以外は、調製例A1と同様にして、140.6重量部のリグニン変性フェノール樹脂A5を得た。
(Preparation Example A5)
(Preparation of lignin derivative) A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A1.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) 100 parts by weight of phenol, 41.7 parts by weight of lignin derivative solid content and 1.4 parts by weight of oxalic acid were added, and 57.8 parts by weight of a 37% formaldehyde aqueous solution was added to obtain the desired phenol. 140.6 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A5 was obtained in the same manner as in Preparation Example A1, except that 2.1 parts by weight of cashew shell oil was added, mixed and taken out after reaching the concentration.

(調製例A6)
(リグニン誘導体の調製)含水率50%のスギ木粉200重量部に、蒸解液として純水567重量部を、容量10Lのステンレススチール製オートクレーブ設備に仕込み、撹拌下、300℃1時間処理を行った。反応後の蒸解液を室温まで冷却し、濾別して、リグニンを含む固形分を得た。得られた分固形分をアセトン250部に12時間浸漬した。これをろ過して、ろ液からアセトンを70℃以下で留去して乾燥することでリグニン誘導体15.2重量部を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分43.5重量部、シュウ酸1.4重量部、37%ホルムアルデヒド水溶液73.3重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、143.7重量部のリグニン変性フェノール樹脂A6を得た。
(Preparation Example A6)
(Preparation of lignin derivative) 200 parts by weight of cedar wood powder having a moisture content of 50% and 567 parts by weight of pure water as a cooking liquid were placed in a stainless steel autoclave with a capacity of 10 L, and treated at 300°C for 1 hour while stirring. rice field. The digested liquor after the reaction was cooled to room temperature and filtered to obtain a solid content containing lignin. The resulting solid content was immersed in 250 parts of acetone for 12 hours. This was filtered, and 15.2 parts by weight of the lignin derivative was obtained by distilling off acetone from the filtrate at 70° C. or less and drying.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Preparation Example A1 except that 100 parts by weight of phenol, 43.5 parts by weight of lignin derivative solid content, 1.4 parts by weight of oxalic acid, and 73.3 parts by weight of 37% aqueous formaldehyde solution were used. 143.7 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A6 was obtained in the same manner as above.

(調製例A7)
(リグニン誘導体の調製)含水率50%のブナ木粉を用いたこと以外は、調製例A3と同様にしてリグニン誘導体を得た。さらにリグニン誘導体をアセトンに分散させて、ろ過し、ろ液から70℃以下でアセトンを粒去して乾燥させることで低分子化したリグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分33.3重量部、シュウ酸1.3重量部、37%ホルムアルデヒド水溶液58.6重量部を用いたこと以外は調製例A1と同様にして、121.6重量部のリグニン変性フェノール樹脂A7を得た。
(Preparation Example A7)
(Preparation of Lignin Derivative) A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A3, except that beech wood flour having a water content of 50% was used. Further, the lignin derivative was dispersed in acetone, filtered, and the acetone was removed from the filtrate at 70° C. or lower, followed by drying to obtain a low molecular weight lignin derivative.
(Preparation of lignin-modified phenol resin) Preparation Example A1 was used except that 100 parts by weight of phenol, 33.3 parts by weight of lignin derivative solid content, 1.3 parts by weight of oxalic acid, and 58.6 parts by weight of 37% aqueous formaldehyde solution were used. Similarly, 121.6 parts by weight of lignin-modified phenolic resin A7 was obtained.

得られたリグニン誘導体の重量平均分子量および数平均分子量、ならびに軟化温度を、それぞれ、GPC法または環球式軟化点試験機により測定した。結果を表1に、「リグニンの特性」として示す。
また得られたリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量、数平均分子量およびリグニン変性率を測定した。これらの測定結果を表1に、「リグニン変性フェノール樹脂の特性」として示す。なお、本実施形態のリグニン変性ノボラックフェノール樹脂成分は、特に高分子量の成分を含むことがあったため、標準ポリスチレン数平均分子量42,7000を超える高分子量成分を除外した値も参考に表中( )内に記した。
The weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and softening temperature of the obtained lignin derivative were measured by the GPC method or the ring and ball softening point tester, respectively. The results are shown in Table 1 as "Characteristics of Lignin".
Also, the weight average molecular weight, number average molecular weight and lignin modification rate of the obtained lignin-modified novolac phenolic resin were measured. These measurement results are shown in Table 1 as "Characteristics of lignin-modified phenolic resin". In addition, since the lignin-modified novolac phenol resin component of the present embodiment may contain a component with a particularly high molecular weight, the value excluding the high molecular weight component exceeding the standard polystyrene number average molecular weight of 42,7000 is also referred to in the table ( ). written inside.

<成形材料の作製>
各実施例および各比較例において、表1に示すリグニン変性フェノール樹脂100質量部にヘキサメチレンテトラミン(硬化剤)15質量部を常温で添加し、粉砕混合してフェノール変性リグニン樹脂組成物を調製した。
得られたフェノール変性リグニン樹脂組成物に対し、ガラス繊維(充填材、ガラスミルドファイバー、日東紡績(株)製、基準繊維径10±1.5μm、平均繊維長90μm)160重量部、添加剤(ステアリン酸(日本油脂社製)、カーボンブラック(三菱化学社製、#5))8重量部を配合し、約90℃の加熱ロールで約5分間混練し、冷却後粉砕して、フェノール変性リグニン樹脂組成物(成形材料)を得た。
(フェノール樹脂)
・フェノール樹脂A1:調製例A1のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A1
・フェノール樹脂A2:調製例A2のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A2
・フェノール樹脂A3:調製例A3のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A3
・フェノール樹脂A4:調製例A4のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A4
・フェノール樹脂A5:調製例A5のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A5
・フェノール樹脂A6:調製例A6のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A6
・フェノール樹脂A7:調製例A7のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A7
・フェノール樹脂A8:未変性ノボラック型フェノール樹脂A8(Mw=9640、Mn=940)
<Production of molding material>
In each example and each comparative example, 15 parts by mass of hexamethylenetetramine (curing agent) was added to 100 parts by mass of the lignin-modified phenol resin shown in Table 1 at room temperature, and pulverized and mixed to prepare a phenol-modified lignin resin composition. .
To the resulting phenol-modified lignin resin composition, glass fiber (filler, glass milled fiber, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd., standard fiber diameter 10 ± 1.5 µm, average fiber length 90 µm) 160 parts by weight, additives ( Stearic acid (manufactured by NOF Corporation) and 8 parts by weight of carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, #5)) were blended, kneaded with a heating roll at about 90 ° C. for about 5 minutes, cooled and pulverized, and phenol-modified lignin. A resin composition (molding material) was obtained.
(Phenolic resin)
Phenolic resin A1: lignin-modified novolak-type phenolic resin A1 of Preparation Example A1
Phenolic resin A2: lignin-modified novolac-type phenolic resin A2 of Preparation Example A2
Phenolic resin A3: lignin-modified novolak-type phenolic resin A3 of Preparation Example A3
Phenolic resin A4: lignin-modified novolac-type phenolic resin A4 of Preparation Example A4
Phenolic resin A5: lignin-modified novolac-type phenolic resin A5 of Preparation Example A5
Phenolic resin A6: lignin-modified novolac-type phenolic resin A6 of Preparation Example A6
Phenolic resin A7: lignin-modified novolac-type phenolic resin A7 of Preparation Example A7
- Phenolic resin A8: unmodified novolak-type phenolic resin A8 (Mw = 9640, Mn = 940)

(成形材料の性能評価)
得られた成形材料を、175℃、20MPa、3minの条件で、トランスファー成形し、さらに180℃、8hで加熱処理し、成形品(硬化物)を得た。得られた成形品を以下の項目について評価した。結果を表1に示す。
(Performance evaluation of molding material)
The obtained molding material was subjected to transfer molding under the conditions of 175° C., 20 MPa, and 3 minutes, and further heat-treated at 180° C. for 8 hours to obtain a molded product (hardened product). The obtained molded article was evaluated for the following items. Table 1 shows the results.

(曲げ強度(25℃)、曲げ弾性率(25℃))
JIS K 6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して、25℃において、曲げ弾性率および曲げ強度を測定した。具体的には、精密万能試験機(島津製作所社製 オートグラフAG-Xplus)にて、2mm/分の速度で荷重をかけて三点曲げ試験を行った。
(曲げ強度(150℃)、曲げ弾性率(150℃))
150℃において、上記と同様にして、曲げ弾性率および曲げ強度を測定した。
(シャルピー衝撃強度)
JIS K 6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠してシャルピー衝撃強度を測定した。
(絶縁抵抗)
JIS K 6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して絶縁抵抗を測定した。
(Bending strength (25°C), bending elastic modulus (25°C))
The flexural modulus and flexural strength were measured at 25° C. in accordance with JIS K 6911 “General Test Methods for Thermosetting Plastics”. Specifically, a three-point bending test was performed by applying a load at a rate of 2 mm/min using a precision universal testing machine (Autograph AG-Xplus manufactured by Shimadzu Corporation).
(Bending strength (150°C), bending elastic modulus (150°C))
At 150° C., the flexural modulus and flexural strength were measured in the same manner as above.
(Charpy impact strength)
The Charpy impact strength was measured according to JIS K 6911 "General test method for thermosetting plastics".
(insulation resistance)
Insulation resistance was measured according to JIS K 6911 "General test method for thermosetting plastics".

Figure 0007279865000002
Figure 0007279865000002

[実施例B1~B3、比較例B1~B2]
<リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の調製>
各調製例に示す方法にて、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を調整した。
[Examples B1 to B3, Comparative Examples B1 to B2]
<Preparation of lignin-modified novolac-type phenolic resin>
A lignin-modified novolac-type phenolic resin was prepared by the method shown in each preparation example.

(調製例B1)
(リグニン誘導体の調製)蒸解液として、純水5000重量部、水酸化ナトリウム150重量部、硫化ナトリウム80重量部、炭酸ナトリウム70質量部および蒸解助剤として9,10-アントラキノン7.5重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、リグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分37.4重量部、シュウ酸1.5重量部、37%ホルムアルデヒド水溶液51.2重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、125.0重量部のリグニン変性フェノール樹脂B1を得た。
(Preparation Example B1)
(Preparation of lignin derivative) As a cooking liquor, 5000 parts by weight of pure water, 150 parts by weight of sodium hydroxide, 80 parts by weight of sodium sulfide, 70 parts by weight of sodium carbonate, and 7.5 parts by weight of 9,10-anthraquinone as a cooking aid. A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A1, except that it was used.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Preparation Example A1 was prepared except that 100 parts by weight of phenol, 37.4 parts by weight of lignin derivative solid content, 1.5 parts by weight of oxalic acid, and 51.2 parts by weight of 37% aqueous formaldehyde solution were used. 125.0 parts by weight of lignin-modified phenolic resin B1 was obtained in the same manner as above.

(調製例B2)
(リグニン誘導体の調製)含水率50%のブナ木粉に、蒸解液としてエタノール3000重量部、水2250重量部を用いて、195℃1時間で蒸解して、蒸解液からエタノールを分留して得られた水溶液を遠心分離して、凍結乾燥して固形分90%以上のリグニン誘導体を得たこと以外は調製例A1と同様にして、リグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分38.5重量部、シュウ酸1.4重量部、37%ホルムアルデヒド水溶液55.2重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、123.3重量部のリグニン変性フェノール樹脂B2を得た。
(Preparation Example B2)
(Preparation of lignin derivative) Beech wood flour having a moisture content of 50% is digested at 195°C for 1 hour using 3000 parts by weight of ethanol and 2250 parts by weight of water as a cooking liquor, and ethanol is fractionally distilled from the cooking liquor. A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A1 except that the obtained aqueous solution was centrifuged and freeze-dried to obtain a lignin derivative having a solid content of 90% or more.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Preparation Example A1 except that 100 parts by weight of phenol, 38.5 parts by weight of lignin derivative solid content, 1.4 parts by weight of oxalic acid, and 55.2 parts by weight of 37% formaldehyde aqueous solution were used. 123.3 parts by weight of lignin-modified phenolic resin B2 was obtained in the same manner as above.

(調製例B3)
(リグニン誘導体の調製)含水率50%のブナ木粉に、蒸解液としてエタノール3000重量部、水2250重量部を用いて、195℃1時間で蒸解して、蒸解液からエタノールを分留して得られた水溶液を遠心分離して、凍結乾燥して固形分90%以上のリグニン誘導体を得たこと以外は調製例A1と同様にして、リグニン誘導体を得た。
(リグニン変性フェノール樹脂の調製)フェノール100重量部、リグニン誘導体固形分79.2重量部、シュウ酸1.8重量部、37%ホルムアルデヒド水溶液51.7重量部を用いたこと以外は、調製例A1と同様にして、156.7重量部のリグニン変性フェノール樹脂B3を得た。
(Preparation Example B3)
(Preparation of lignin derivative) Beech wood flour having a moisture content of 50% is digested at 195°C for 1 hour using 3000 parts by weight of ethanol and 2250 parts by weight of water as a cooking liquor, and ethanol is fractionally distilled from the cooking liquor. A lignin derivative was obtained in the same manner as in Preparation Example A1 except that the obtained aqueous solution was centrifuged and freeze-dried to obtain a lignin derivative having a solid content of 90% or more.
(Preparation of lignin-modified phenolic resin) Preparation Example A1 except that 100 parts by weight of phenol, 79.2 parts by weight of lignin derivative solid content, 1.8 parts by weight of oxalic acid, and 51.7 parts by weight of 37% formaldehyde aqueous solution were used. 156.7 parts by weight of lignin-modified phenolic resin B3 was obtained in the same manner as above.

得られたリグニン誘導体の重量平均分子量および数平均分子量、ならびに軟化温度を、それぞれ、GPC法または環球式軟化点試験機により測定した。結果を表1に、「リグニンの特性」として示す。
また得られたリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量、数平均分子量およびリグニン変性率を測定した。これらの測定結果を表1に、「リグニン変性フェノール樹脂の特性」として示す。
なお、本実施形態のリグニン変性ノボラックフェノール樹脂成分は、特に高分子量の成分を含むことがあったため、標準ポリスチレン数平均分子量427,000を超える高分子量成分を除外した値も参考に表中( )内に記した。
The weight-average molecular weight, number-average molecular weight, and softening temperature of the obtained lignin derivative were measured by the GPC method or the ring and ball softening point tester, respectively. The results are shown in Table 1 as "Characteristics of Lignin".
Also, the weight average molecular weight, number average molecular weight and lignin modification rate of the obtained lignin-modified novolac phenolic resin were measured. These measurement results are shown in Table 1 as "Characteristics of lignin-modified phenolic resin".
In addition, since the lignin-modified novolak phenol resin component of the present embodiment may contain a component with a particularly high molecular weight, the value excluding the high molecular weight component exceeding the standard polystyrene number average molecular weight of 427,000 is also referred to in the table ( ). written inside.

<樹脂組成物の作製>
各実施例および各比較例において、表2に示すリグニン変性フェノール樹脂100質量部と、硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミン10質量部を混合し、パルペライザ―にて微粉化して、粒径10~60μmの粉末状樹脂組成物を得た。
(フェノール樹脂)
・フェノール樹脂B1:調製例B1のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂B1
・フェノール樹脂B2:調製例B2のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂B2
・フェノール樹脂B3:調製例3のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂B3
・フェノール樹脂B4:調製例A6のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂A6
・フェノール樹脂B5:未変性ノボラック型フェノール樹脂B5(Mw=12640、Mn=1204)
<Preparation of resin composition>
In each example and each comparative example, 100 parts by mass of the lignin-modified phenolic resin shown in Table 2 and 10 parts by mass of hexamethylenetetramine as a curing agent were mixed and pulverized with a pulverizer to a particle size of 10 to 60 μm. A powdery resin composition was obtained.
(Phenolic resin)
Phenolic resin B1: lignin-modified novolac-type phenolic resin B1 of Preparation Example B1
Phenolic resin B2: lignin-modified novolak-type phenolic resin B2 of Preparation Example B2
- Phenolic resin B3: lignin-modified novolak-type phenolic resin B3 of Preparation Example 3
- Phenolic resin B4: lignin-modified novolak-type phenolic resin A6 of Preparation Example A6
- Phenolic resin B5: unmodified novolac-type phenolic resin B5 (Mw = 12640, Mn = 1204)

(粉末状樹脂組成物の性能評価)
得られた粉末状樹脂組成物のフローを、以下の方法により測定した。
(フロー(流れ))
フェノール樹脂、又は、リグニン変性フェノール樹脂100重量部と、ヘキサメチレンテトラミン10重量部を混合粉砕して得られた粉末状樹脂組成物を使って、JIS K 6910「フェノール樹脂試験方法」の流れA法に準拠してフロー(流れ)を測定した。
粉末状樹脂組成物のフローが長いほど、その硬化物は高い強度を有する。
(Performance evaluation of powdery resin composition)
The flow of the obtained powdery resin composition was measured by the following method.
(flow)
Using a powdery resin composition obtained by mixing and pulverizing 100 parts by weight of phenolic resin or lignin-modified phenolic resin and 10 parts by weight of hexamethylenetetramine, flow A method of JIS K 6910 "Phenolic resin test method" The flow (flow) was measured according to.
The longer the flow of the powdered resin composition, the higher the strength of the cured product.

<砥石試験片の作製>
各実施例、および各比較例において、アルミナ砥粒、サクランダムA#60 (日本カーリット(株)製)1200部とウェッター用液状フェノール樹脂PR-55331(住友ベークライト(株)製)24部とを、品川式混練機を用いて4分間混練を行い、上記調製例で調製した各フェノール樹脂または未変性フェノール樹脂144部を添加して、更に2分間混練を行ってコーテットグレインを製造した。コーテッドグレインは、混練直後と、25℃相対湿度60%の条件で12時間保存した後で状態を確認した。その後、成形物が100mm×25mm×15mmの大きさで、かさ比重2.0となるように、コーテッドグレインを金型に投入してプレス成形を行い、成形物をステンレス製の鉄板に載せた。これをプログラム機能の付いた熱風循環式の乾燥機に入れて、常温から80℃まで5時間、80℃から100℃まで5時間、100℃から120℃まで10時間、120℃から130℃まで4時間、130℃から170℃まで7時間、180℃で10時間保持、その後5時間かけて常温に冷却するプログラムを用いて硬化させ、砥石試験片を製造した。
<Preparation of grindstone test piece>
In each example and each comparative example, 1200 parts of alumina abrasive grains, Sacrandom A#60 (manufactured by Nihon Carlit Co., Ltd.) and 24 parts of wetter liquid phenolic resin PR-55331 (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) were used. After kneading for 4 minutes using a Shinagawa kneader, 144 parts of each phenolic resin or unmodified phenolic resin prepared in the above preparation example was added and further kneaded for 2 minutes to produce coated grains. The state of the coated grains was checked immediately after kneading and after storage for 12 hours at 25° C. and 60% relative humidity. After that, the coated grain was put into a mold and press-molded so that the molded product had a size of 100 mm×25 mm×15 mm and a bulk specific gravity of 2.0, and the molded product was placed on a stainless iron plate. Place this in a hot air circulation dryer with a programmable function, and dry from room temperature to 80°C for 5 hours, from 80°C to 100°C for 5 hours, from 100°C to 120°C for 10 hours, from 120°C to 130°C for 4 hours. 130° C. to 170° C. for 7 hours, held at 180° C. for 10 hours, and then cooled to room temperature over 5 hours for curing to produce a grindstone test piece.

(砥石試験片の性能評価)
得られた砥石試験片を、以下の項目について評価した。評価結果を表2に示す。
(Performance evaluation of grindstone test piece)
The obtained grindstone test pieces were evaluated for the following items. Table 2 shows the evaluation results.

(常温曲げ強度、常温曲げ弾性率)
JIS K 6911「熱硬化性プラスチック一般試験方法」に準拠して、25℃において、曲げ弾性率および曲げ強度を測定した。具体的には、精密万能試験機(島津製作所社製 オートグラフAG-Xplus)にて、2mm/分の速度で荷重をかけて三点曲げ試験を行った。
(耐水強度)
耐水強度は試験片を80℃の水に2時間浸漬させて、取り出して常温曲げ強度と同様の条件で測定を行った。
(耐熱強度)
耐熱強度は試験片をセットして、恒温槽にて200℃下にして15分静置して、常温曲げ強度と同様の条件で測定を行った。結果を表2に示す。
(Room temperature bending strength, room temperature bending elastic modulus)
The flexural modulus and flexural strength were measured at 25° C. in accordance with JIS K 6911 “General Test Methods for Thermosetting Plastics”. Specifically, a three-point bending test was performed by applying a load at a rate of 2 mm/min using a precision universal testing machine (Autograph AG-Xplus manufactured by Shimadzu Corporation).
(Water resistance strength)
The water resistance strength was measured by immersing the test piece in water at 80° C. for 2 hours, taking it out, and measuring it under the same conditions as the room temperature bending strength.
(Heat resistant strength)
The heat resistance strength was measured under the same conditions as those for room temperature bending strength by setting a test piece and allowing it to stand at 200° C. in a constant temperature bath for 15 minutes. Table 2 shows the results.

Figure 0007279865000003
Figure 0007279865000003

この出願は、2021年4月6日に出願された日本出願特願2021-064596号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-064596 filed on April 6, 2021, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.

Claims (4)

リグニン類とフェノール類とを混合し、前記リグニン類を前記フェノール類に分散させて、第一の混合物を得る工程であって、前記リグニン類の重量平均分子量は、2,000以上100,000以下であり、前記リグニン類の軟化点は、110℃以上である、工程と、
前記第一の混合物を得る前記工程と同時、または前記第一の混合物を得る前記工程の後に、前記第一の混合物に、酸触媒を混合して、第二の混合物を得る工程と、
前記第二の混合物にアルデヒド類を混合して、第三の混合物を得る工程と、
前記第三の混合物中で、前記リグニン類と、前記フェノール類と、前記アルデヒド類とを、前記酸触媒の存在下で反応させることにより、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を得る工程と、を含み、
前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量は、5500以上であり、
前記リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂のリグニン変性率は、25%以上51%未満である、
リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
A step of mixing lignins and phenols and dispersing the lignins in the phenols to obtain a first mixture, wherein the weight average molecular weight of the lignins is 2,000 or more and 100,000 or less. and the softening point of the lignins is 110 ° C. or higher;
Simultaneously with the step of obtaining the first mixture or after the step of obtaining the first mixture, mixing the first mixture with an acid catalyst to obtain a second mixture;
A step of mixing the second mixture with an aldehyde to obtain a third mixture;
In the third mixture, the lignins, the phenols, and the aldehydes are reacted in the presence of the acid catalyst to obtain a lignin-modified novolac-type phenolic resin,
The weight average molecular weight of the lignin-modified novolac-type phenolic resin is 5500 or more,
The lignin modification rate of the lignin-modified novolak-type phenol resin is 25% or more and less than 51%.
A method for producing a lignin-modified novolak-type phenolic resin.
第三の混合物を得る前記工程は、前記フェノール類に対する前記アルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上となるように、前記第二の混合物にアルデヒド類を混合する工程を含み、
前記第三の混合物中で、前記リグニン類と、前記フェノール類と、前記アルデヒド類とを、前記酸触媒の存在下で反応させる前記工程は、前記リグニン類と、前記フェノール類と、前記アルデヒド類とを、前記酸触媒の存在下、前記フェノール類に対する前記アルデヒド類のモル比(F/P)が0.5以上である条件で反応させる工程である、請求項に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
The step of obtaining the third mixture includes mixing aldehydes into the second mixture so that the molar ratio (F/P) of the aldehydes to the phenols is 0.5 or more,
The step of reacting the lignins, the phenols, and the aldehydes in the presence of the acid catalyst in the third mixture comprises: the lignins, the phenols, and the aldehydes and the lignin-modified novolac type according to claim 1 , which is a step of reacting in the presence of the acid catalyst under conditions where the molar ratio (F / P) of the aldehydes to the phenols is 0.5 or more. A method for producing a phenolic resin.
前記リグニン類が、揮発分を60質量%以下の量で含む、請求項またはに記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。 The method for producing a lignin-modified novolac-type phenolic resin according to claim 1 or 2 , wherein the lignins contain volatile matter in an amount of 60% by mass or less. 前記第三の混合物に含まれる前記リグニン類と、前記フェノール類と、前記アルデヒド類とを、前記酸触媒の存在下で反応させることにより、リグニン変性ノボラック型フェノール樹脂を得る前記工程の後に、
150℃以上で常圧、及び/又は、減圧蒸留する工程、をさらに含む、
請求項乃至のいずれか一項に記載のリグニン変性ノボラック型フェノール樹脂の製造方法。
After the step of obtaining a lignin-modified novolac-type phenolic resin by reacting the lignins contained in the third mixture, the phenols, and the aldehydes in the presence of the acid catalyst,
Further comprising a step of atmospheric pressure and / or vacuum distillation at 150 ° C. or higher,
A method for producing a lignin-modified novolac-type phenolic resin according to any one of claims 1 to 3 .
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